ساختمان‌های موجود که طی 30 سال اخیر ساخته‌شده‌اند ، به‌عنوان جدی‌ترین مشکل در مطالعات خطر و آسیب‌پذیری شهرهای کشورمان محسوب می‌شوند و با توجه به بررسی زلزله‌های گذشته و شرایط ساختمان‌های کشور، تعداد زیادی از ساختمان‌های موجود احتمال خرابی خواهند داشت و مطالعات آسیب‌پذیری نیز این ادعا را تأیید می‌کند و چون پیش‌گیری از وقوع زلزله ناممکن است، بنابراین لزوم به‌کارگیری روش‌های قابل‌اعتماد سریع و ساده جهت مقاوم‌سازی ساختمان‌های موجود ضروری بوده و بر همین اساس تدوین و ارائه روش‌های مقاوم‌سازی قابل‌استفاده برای ساختمان‌های آسیب‌پذیر، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
خدمات طراحی سازه
وضعیت ساختمان‌های بتن‌آرمه در ایران و میزان آسیب‌پذیری آن‌ها در برابر زلزله:
به علت عدم طراحی و ساخت مبتنی بر آئین‌نامه‌های مهندسی مربوطه و عدم استفاده از سیستم‌های سازه پایدار، اکثر ساختمان‌های موجود به علت نداشتن سیستم باربر جانبی و یا ضعف در برآورد بارهای جانبی زلزله، طراحی اعضاء و … جزو ساختمان‌های نیمه مقاوم و یا غیر مقاوم می‌باشند و لذا همان‌طور که همواره شاهد آن هستیم عده زیادی از ساکنین کشورمان کشته و یا زخمی شده و خسارت مالی و اقتصادی فراوانی برجای می‌گذارد.
انواع مهم خسارات ناشی از زلزله:
خسارت به اجزای سازه‌ای :
ساختمان‌ها بسته به نوع ساختار سازه‌ای مربوطه، در هنگام وقوع زلزله دچار خسارت می‌شوند . فاکتورهای مهم در تشخیص و تمایز رفتار ساختمان‌ها در برابر زلزله بیشتر به نوع اسکلت سازه بستگی دارند و لذا می‌توان انواع خسارت‌های قابل پیش‌بینی را برای دودسته ساختمان‌های قابی و بدون قاب مشاهده کرد.
خسارت بر اجزای غیر سازه‌ای :
دریک ساختمان، به علت تأثیر حرکات زمین ، اجزای مستقر در ساختمان ، چه به خاطر سختی زیاد و چه به خاطر داشتن فرکانس طبیعی نزدیک به فرکانس ساختمان ، تحت تأثیر نیروهای بزرگ‌تر از مقداری که اگر در تراز زمین قرار داشتند به آن‌ها وارد می‌شود و لذا در اغلب زلزله‌ها، اجزای غیر ساختمانی که می‌تواند دارای ارزش‌های اقتصادی قابل‌توجهی نیز باشند، دچار آسیب‌دیدگی‌های جدی می‌گردند.
انواع خسارات ناشی از زلزله در ساختمان‌های بتن‌آرمه:
قبل از بررسی مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی ، بی‌شک شناسایی انواع خسارت در ساختمان‌های بتنی امری مهم تلقی می‌شود . انواع خسارات وارده بر اعضاء این‌گونه ساختمان‌ها به شرح زیر است :
- ترک‌های مورب در هسته
- از بین رفتن پوشش بتن
- قطعه ، قطعه شدن هسته مرکزی بتن در اثر ترک‌های مورب رفت و برگشتی
- دررفتن خا موت‌ها به سمت خارج
- کمانش آرماتورهای اصلی
ضمن اینکه شرایط و حالت‌های شکست زیر نیز در ساختمان‌های آسیب‌دیده بتنی قابل‌مشاهده هستند:
الف) شکست در چسبندگی و دررفتن آرماتورها بخصوص در نواحی تنش‌های متناوب زیاد
ب) شکست برشی مستقیم در اعضای کوتاه یا عضوهایی که به اطراف متصل می‌شوند و فقط طول کوتاهی از آن‌ها به‌طور مؤثر آزاد است.
ج) ترک‌های برشی در ناحیه اتصال تیر- ستون
د) پاره شدن دال‌ها در لبه‌های غیرممتد و تقاطع با اعضای قائم سخت
ه ) ترک‌خوردگی مورب در دیوارهای برشی، بخصوص به‌طور متمرکز در اطراف بازشوها .
هدف مقاوم‌سازی:
عبارت است از دستیابی به شرایط مورد انتظار ساختمان در سطح بهره‌برداری دلخواه برای یک شدت بخصوص از لرزش زمین.
تکنیک‌ها و روش‌های کاهش خطر لرزه‌ای:
اقدامات اصلاحی مشتمل بر سخت کردن یا مقاوم‌سازی سازه، افزودن اجزای موضعی برای حذف بی‌نظمی‌ها، بستن اجزای سازه به یکدیگر، کاهش تقاضای زلزله در سازه از طریق روش جداسازی و یا جذب انرژی و یا کاهش ارتفاع و یا جرم سازه را، می‌توان در قالب روش‌های مقاوم‌سازی برای حصول پایداری و مقاومت سازه در برابر بار جانبی ناشی از زلزله به‌عنوان تکنیک‌ها و روش‌های کاهش خطر در نظر گرفت .
آشنایی با آئین‌نامه‌های مقاوم‌سازی امریکا و آئین‌نامه مقاوم‌سازی لرزه‌ای ایران:
محدوده عملکرد:
این آئین‌نامه‌ها را می‌توان بر ای همه ساختمان‌های متعارف به‌جز ساختمان‌های مربوط به نیروگاه و سازه‌های خاص، بدون توجه به اهمیت، سکونت ، ویژگی‌های تاریخی، ابعاد یا سایر ویژگی‌های که مطابق معیارهای مقاومت لرزه‌ای در توانایی خود برای مقاومت در برابر اثرات زلزله‌ها ناقص هستند ، بکار گرفت.
هدف آئین‌نامه‌های مقاوم‌سازی:
این آئین‌نامه‌ها با توجه به مطالعات قدیمی بر روی رفتار ساختمان‌ها در برابر زلزله و مطالعات جامع و تحلیل‌های غیرخطی رفتار ساختمان‌ها تهیه گشته و هدف آن‌ها ارتقاء توان لرزه‌ای ساختمان‌ها با ایجاد حداقل مزاحمت در کاربری آن‌ها و با رعایت اصول ایمنی و مسائل اقتصادی می‌باشد.
مهم‌ترین ویژگی آئین‌نامه‌های مقاوم‌سازی:
این آئین‌نامه‌ها برای اولین بار، با مطرح کردن سطوح بهره‌برداری و ترکیب آن با معیارهای لرزش زمین، دیدگاهی جدید در خصوص مقاوم‌سازی ساختمان‌های غیر مقاوم در برابر زلزله را ایجاد می‌نمایند. هر سطح بهره‌برداری ساختمانی از یک سطح یا محدوده بهره‌برداری سازه‌ای، که حالت خسارت محدوده کننده سیستم‌های سازه‌ای را تشریح می‌کند و یک سطح یا محدوده بهره‌برداری غیر سازه‌ای که حالت خسارت محدودکننده سیستم‌های غیر سازه‌ای را تشریح می‌کند ، تشکیل‌شده است و درنهایت شرایط هم‌زمان این دو را در نظر می‌گیرد این سطوح بهره‌برداری عبارت‌اند از :
الف) جلوگیری از فروریختگی ( Collapse Preventation ): ساختمان به‌زحمت ایستاده و باقی می‌ماند اما هرگونه خسارت یا تلفات دیگری قابل‌قبول است.
ب) ایمنی جانی ( Life Safety ): سازه پایدار باقی می‌ماند و هنوز ظرفیت نیروی زیادی را دارد.
ج) سکونت فوری (Immediate Occupancy): ساختمان برای سکوت ایمن تشخیص داده می‌شود
د) کاربری ( Operational ): خدمات رفاهی اصلی قابل‌استفاده بوده و خسارت خیلی کم می‌باشد.
مقاوم‌سازی نظام‌مند:
خصوصیت شیوه مقاوم‌سازی نظام‌مند، این است که کامل بوده و ضرورت‌های رسیدن به سطح بهره‌برداری مشخص‌شده‌ای را در برمی‌گیرد . مقاوم‌سازی نظام‌مند شبیه طراحی ساختمان‌های جدید، یک‌روند تکراری است که در آن برای منظورهای طراحی و تحلیل اولیه، اصلاحات سازه موجود فرض می‌شوند و نتایج تحلیل به‌صورت مبنای پذیرش جزء و عضو بررسی می‌شوند . اگر اعضاء یا اجزای جدید یا موجود هنوز ناکافی باشند، اصلاحات جدید تنظیم می‌شوند و در صورت لزوم، یک چرخه تحلیل انجام می‌گیرد.
روند اجرای مقاوم‌سازی نظام‌مند برای ساختمان‌های بتن‌آرمه :
گام او ل – به دست آوردن اطلاعات ساخت، مقاومت مصالح و ارزیابی مقاومت در جا:
برای انجام یک تحلیل لرزه‌ای کامل و طراحی روش مقاوم‌سازی ، اطلاعات متنوعی درباره سیستم سازه‌ای و مصالح ساختمان، موردنیاز می‌باشد و می‌بایست مشخصات تحمل بار بحرانی اعضاء ، مکانیزم های انتقال بارو جزئیات اتصالات را بر مبنای مرور مطالعات موجود فراهم کرد، لذا مراحل زیر به ترتیب اولویت می‌بایست انجام شوند:
الف ) جمع‌آوری نقشه‌های ساختمانی، مشخصات و مضبوطات مربوط به اصلاحات احتمالی در دوران بهره‌برداری
ب) تعیین عمر ساختمان
ج) مقایسه عمر ساختمان و اطلاعات نقشه
د) مشخص کردن محلی مصالح از طریق آزمایش‌های غیر مخرب پای‌کار
ه) به دست آوردن مصالح نمونه از اعضای موجود برای انجام کارهای آزمایشگاهی و مخرب
و) تعیین خواص مصالح ازجمله تنش گسیختگی نهایی ، تنش جاری شدن ، کرنش در هنگام گسیختگی و مشخصات هندسی و استاتیکی مقاطع
گام دوم- بررسی وضعیت ساختمان موجود با انجام مراحل تحلیل برای تعیین اینکه ساختمان دارای سطح مقاومت لرزه‌ای مطلوب می‌باشد یا خیر به شرح زیر :
الف) سختی برای تحلیل :
برای انجام یک روش تحلیل از بین روش‌های استاتیکی و دینامیکی خطی و یا غیرخطی ، لازم است مشخصات هندسی ، استاتیکی و فیزیکی هر یک از اعضاء تعیین و سپس رفتار اجزاء سازه به‌وسیله مدل مربوطه تعیین گردد . ضمن اینکه در هنگام مدل‌سازی باید توجه داشت در بعضی از ساختمان‌ها به علت وجود مصالح بنایی تو پر ( از قبیل آجرهای فشاری و ….) رفتار واقعی سازه به خاطر پرکننده‌ها دچار تغییر شده و این مصالح نیز تا حدودی در مقابل نیروهای زلزله مقاومت می‌نمایند که می‌بایست تأثیر آن‌ها را در مدل واقعی منظور داشت.
ب) انتخاب یک روش تحلیلی مناسب با توجه به محدودیت‌های به‌کارگیری هر یک بر اساس نسبت‌های “ تقاضا- ظرفیت“
ج) انجام روش تحلیلی مناسب و تعیین نیروهای داخلی:
در این مورد چون مبنای هر یک از روش‌های تحلیلی متفاوت هستند، نتایج مربوطه با یکدیگر متفاوت بوده و درنهایت کنترل نتایج نیز متفاوت خواهد بود.
د) مقایسه نتایج روش تحلیلی با معیارهای پذیرش برای تیره ا- ستون‌ها –دیوارهای برشی ، ناحیه داخلی و محل اتصالات اعضای مختلف سازه
ه) نتیجه و بررسی :
اگر ساختمان و کلیه اعضاء توان مقاومت لرزه‌ای را داشته باشند، سطح مقاومت لرزه‌ای مطلوب می‌باشد . و در غیر این صورت گام بعدی باید صورت گیرد.
گام سوم – انتخاب هدف مقاوم‌سازی با توجه به سطوح بهره‌برداری و شدت زلزله (می‌توانیم از جدول راهنما نشریه 360 یا 361 استفاده کنیم)
گام چهارم- انتخاب تکنیک مقاوم‌سازی:
گام پنجم – انجام تحلیل مجدد و مقایسه نتایج با معیارهای پذیرش مربوطه تا قبول روش
گام ششم- تهیه اسناد و مدارک و نقشه‌های لازم
نحوه ارتقاء توان لرزه‌ای و پارامترهای مهم در بالا بردن سطح ایمنی شرایط موجود :
برای دسترسی به چنین هدفی می‌بایست پارامترهای مهم در ارتقاء سطح ایمنی لرزه‌ای را شناخت که عبارت‌اند از :
میزان خطرپذیری وقوع زلزله در منطقه ،عمر مفید سازه ، نوع و درجه آسیب‌پذیری در صورت بروز زلزله محتمل ، الزامات معماری ، سطح ایمنی لرزه‌ای موردنیاز با توجه به سطح بهره‌برداری و کاربری ، بررسی شرایط زمانی ، مسائل اقتصادی ، مسائل اجتماعی و سیاسی ، دسترسی به نیروی متخصص و حرفه‌ای، وسایل کار و امکانات اجرایی مناسب
نتیجه :
با توجه به شرایط کشورمان ازنظر احتمال وقوع زلزله و میزان آسیب‌پذیری فوق‌العاده شدید مراکز صنعتی، اداری ، مسکونی، آموزشی و .. و نیز عدم توجه کامل به این مقوله بسیار مهم ، ضرورت توجه و برنامه‌ریزی همه‌جانبه برای آمادگی و ایجاد ساختار کارآمد برای کاهش خسارات و تلفات و امکان استفاده بهینه از امکانات را آشکار می‌سازد، لذا آئین‌نامه ه ای مقاوم‌سازی می‌بایست به‌منظور تقویت لرزه‌ای ساختمان‌های موجود به‌عنوان ملاک عمل برای استفاده مهندسین و متخصصین قرار گیرند که خوشبختانه این مهم توسط سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور و با بهره‌گیری ازتوان متخصصین پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله و سایر مهندسین آگاه در این زمینه در حال انجام است.
این مقاله به همت کامران فلاحی تهیه شده است.
